Forskere udvikler en bæredygtig gelfilm til at opfange kuldioxid med reducerede energiomkostninger
Global CO2 emissionerne for 2022 nåede 36,1 gigaton, og dette forbrugte 13-36 % af det resterende kulstofbudget for at begrænse opvarmningen til 1,5°C, hvilket betyder, at vores tilladte emissioner kan være opbrugt inden for to år.
Direct air capture (DAC) teknologier udvinder CO2 direkte fra atmosfæren hvor som helst, men deres praktiske funktion er begrænset af det højere energibehov og de samlede omkostninger. Især kan de fleste fast-sorbent-baserede systemer ikke fungere godt under fugtige forhold og har høje regenereringstemperaturer eller kræver vakuumforhold.
Design af bæredygtige kulstoffangsthydrogeler (SCCH)
For at overvinde disse udfordringer udviklede vi bæredygtige carbon-capture hydrogeler (SCCH) som et trin-forandrende materiale til CO2 indfangning med høj optagelse og usædvanlig lav regenereringsenergi (figur 1). Undersøgelsen er publiceret i tidsskriftet Nano Letters .
I modsætning til andre sorberende materialer, hvor det inaktive vand fører til energikrævende termisk regenerering, har vand i hydrogeler en reduceret fordampningsentalpi, der kan bidrage til en sænket regenereringsenergi. SCCH består af lavpris biomasse konjacgummi, termo-responsiv cellulose og ensartet dispergeret polyethylenimin (PEI). En anden fordel ved denne SCCH er dens unikke hierarkiske struktur. Porerne i mikro- og nanoskala muliggør CO2 transport og nem adgang til aktive aminsteder.
Carbondioxid-opsamlingsydelse
Den forfangede vanddamp forstærker CO2 binding med PEI, hvilket fører til en meget højere fangstkapacitet under fugtige forhold (figur 2, venstre). Hertil kommer den opfangede CO2 frigives ved lav energiforsyning (Figur 2, til højre), hvilket kan opnås ved mild elektrisk opvarmning eller solbestråling uden vakuum, så længe temperaturen når ~60°C. Dette understøttes af reduceret fordampningsentalpi af vand i hydrofile hydrogeler og celluloses termofølsomhed.
Vi fremhæver også en anden fordel ved vores SCCH, som er den nemme forberedelse. Gelen kan fremstilles med kommercielt tilgængelige materialer, opløses i vand, hældes i en form og efterfølges af en frysetørringsproces. Dette er skalerbart og holdbart i omgivende luft, hvilket gavner praktisk anvendelse. Med så lav en regenereringstemperatur kan vores nye hydrogeler være en materialeforandrende platform for mere bæredygtig luftkvalitetsstyring og DAC-teknologier.
Denne historie er en del af Science X Dialog, hvor forskere kan rapportere resultater fra deres publicerede forskningsartikler. Besøg denne side for information om ScienceX Dialog og hvordan du deltager.
Flere oplysninger: Youhong Guo et al., Skalerbare biomasse-afledte hydrogeler til bæredygtig kuldioxidopsamling, Nano Letters (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c02157
Journaloplysninger: Nanobreve
Youhong Guo er postdoc i Institut for Kemiteknik ved Massachusetts Institute of Technology og arbejder sammen med prof. T. Alan Hatton. Hendes forskningsinteresser er at udvikle polymermaterialer til anvendelser inden for energi og miljømæssig bæredygtighed.
Varme artikler
-
Verdens første porøse akupunkturnåle forbedrer terapeutiske egenskaberOverfladebilleder af:(a) Konventionelle akupunkturnåle, (b) DGIST Porøse anodiserede nåle. Porøse akupunkturnåle blev udviklet af professor Su-Il Ins forskerhold. Kredit:DGIST Et forskningshold fr -
Open source-software gør det muligt for forskere at visualisere nanoskalastrukturer i realtidDenne gengivelse af platinnanopartikler på et kulstofunderlag viser, hvordan tomviz fortolker mikroskopidata, som det er skabt, og går fra et skyggebillede til en detaljeret gengivelse. Kredit:Jonatha -
Lyskontrollerede lægemiddelfrie makromolekyler til præcis tumorterapiKredit:Zhejiang University Lægemiddelfri makromolekylære terapier kan inducere celleapoptose ved at gruppere ikke-internaliserende celleoverfladereceptorer. Disse viser enormt lovende i tumorbehand -
Forskydningsstivhed og friktionsmekanik af enkeltlagsgrafen målt for første gangKunstnerisk indtryk af grafenmolekyler. Kredit:University of Manchester Forskere fra University of Bristol har for første gang målt og identificeret stress- og tøjningsforskydningsmodulet og inter
- Bekæmpelse af fødevareusikkerhed under en global pandemi
- Hvordan bjergstrømme signalerer klimaændringer
- Måling af excitonhuller:Indsigt i ladningsoverførsel ved atomisk tynde grænseflader mellem halvle…
- Enheden bringer silicium computerkraft til hjerneforskning og proteser
- Liste over flere eksempler på eukaryoter
- Kæmpe stigning i ledningsevne målt, når en halvleder udsættes for højt tryk